Question

【題目】如圖所示，電源電動(dòng)勢E=18V，內(nèi)阻r=2Ω，兩平行金屬板水平放置，相距d=2cm，當(dāng)變阻器R2的滑片P恰好移到中點(diǎn)時(shí)，一帶電量q=﹣2×10﹣7C的液滴剛好靜止在電容器兩板的正中央，此時(shí)理想電流表的讀數(shù)為1A．已知定值電阻R1=6Ω求：

（1）帶電液滴的質(zhì)量（取g=10m/s2）．
（2）當(dāng)把滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片P迅速移到C點(diǎn)后，液滴到達(dá)極板時(shí)的動(dòng)能．

Answer 1

【答案】
（1）解：根據(jù)閉合電路歐姆定律，路端電壓為；

U=E﹣Ir=18﹣1×2.0=16V

液滴平衡，故：

mg=q

解得：

m= = =1.6×10﹣5kg

答：帶電液滴的質(zhì)量為1.6×10﹣5kg．

（2）解：當(dāng)滑片在中點(diǎn)時(shí)：

I（R+ ）=U=16V

解得：

R2=20Ω

當(dāng)滑片滑到C點(diǎn)時(shí)，路端電壓：

U′= =

根據(jù)動(dòng)能定理，液滴到達(dá)上極板時(shí)的動(dòng)能為：

= = ×（﹣2×10﹣7C）×（16V﹣ V）=7.14×10﹣8J

答：當(dāng)把滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片P迅速移到C點(diǎn)后，液滴到達(dá)極板時(shí)的動(dòng)能為7.14×10﹣8J．

【解析】（1）根據(jù)閉合電路歐姆定律求解路端電壓，然后對(duì)液滴根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件列式求解質(zhì)量；（2）當(dāng)把滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片P迅速移到C點(diǎn)后，電壓增加，液滴向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理列式求解末動(dòng)能．
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了動(dòng)能定理的綜合應(yīng)用的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，需要掌握應(yīng)用動(dòng)能定理只考慮初、末狀態(tài)，沒有守恒條件的限制，也不受力的性質(zhì)和物理過程的變化的影響.所以，凡涉及力和位移，而不涉及力的作用時(shí)間的動(dòng)力學(xué)問題，都可以用動(dòng)能定理分析和解答，而且一般都比用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和機(jī)械能守恒定律簡捷才能正確解答此題．